Лопастной двигатель для использования силы ветра и водной энергии Советский патент 1924 года по МПК F03D1/06 F03B3/14 

Предлагаемое устройство предназначается для автоматического регулирования ветряных двигателей и водяных турбин.

На фиг. 1 схематически изображен лопастной ветряный двигатель в боко вом виде; на фиг. 2 изображена лопасть двигателя в попереодом разрезе и на фиг. 3 изображена вертикальная турбинная установка в разрезе по рабочей оси.

На конце вала 7 (фиг. 1), вращающегося в двух подшипн-иках 2 и 2, укреплены махи 3, на которые надеты лопасти 4, могущие свободно вращаться вокруг оси, благодаря шариковым подшипникам 5 и 6. Подшипник б комбинирован вместе с подпятником, чтобы воспринимать центробежные силы, действующие на лопасти. К лопастям приделаны рули (стабилизаторы) 7 при помощи двух планок S и 9. Рули

могут в.ращаться около оси 0. Управление ветряком производится поворачиванием рулей около оси JO. Это поворачивание осуществлено следующим образом. Регулирующий коленчатый рычаг 7, могущий вращаться около оси 12, коротким плечом передригает муфту 73 вдоль вала К Муфта 73 вращается вместе с валом; на муфте сидигг охватывающее ее кольцо 74. При вращении муфты, кольцо 74 не вращается, так как соединено двумя шипами с коротким плечом рычага 77. С муфтой сцеплены одним концом тяги 75, другие концы которых сцеплены с коленчатыми рычагами 76, вращающимися около точки 77. Другое колено каждого рычага 76 проходит внутрь полого маха и сцеплено с длинными штангами IS, идущими вдоль маха, на конце которых сидят центробежные грузы 79. Штанга 78 сцеплена с одним концом

коленчатого рычага 20, укрепленного на крыле и могущего вращаться около точки 21. Другое плечо рычага сцеплено с тягой 22, идущей к рычагу 23, укрепленному на руле 7 (см. разрез по АВ). , ;

Для пуска в ход двигателя отпускают цепь 24, прикрепленную к концу регулирующего рычага Пи перекинутую через блок, тогда рычаг, под влиянием груза 25 и пружины 26, опустится вниз, благодаря чему рули ио:вернутся и станут в положение, указанное на чертеже пунктиром (см. разрез по АВ).

Лопасть под влияниел руля повернется на махе и станет по отношению ветра таким образом, что образует с направлением ветра положительный угол атаки а.

Относительная скорость ветра TF выразится, как геометрическая сумма скоростей w , ;ГДе . со угловая скорость вращения двигателя и г радиус. Под влиянием меняющегося, по мере увеличения скорости двигателя, направления относительной скорости ветра крЫлО под действием руля будет поворачиваться (фиг. Л.-. положение лопасти, изображенное пунктиром), сохраняя постоянный .угол атаки а. Этот процесс будет -продолжаться до тех пор, пока двига.тель достигнет предельной скорости. В этот момент центробежные силы, действующие на грузы 19, преодолеют вес груза регулирующего рычага 25 и начнут расходиться, двигаясь от центра к концам лопастей, и увлекут с. собой тягя последние повернут рычаги 20 и при по.мощи,тяг 5 повернут рули 7 по направлению стрелки (фиг. 1). Под влиянием повернувщегося руля, крыло уменьшает угол атаки или даже изменяет его на отрицательный, благодаря чему сила давления ветра на крыло R уменьшится или изменит свое направление на прямо противоположное. Крутящий момент, развиваемый двигателем уменьшится или станет отрицательным, скорость вращения двигателя упадет ниже предельного, и центробежные силы, действующие на грузы 19, окажутся слабее веса груза 25. Вследствие этого регулирующий рычаг /7 опустится, потянет к центру тяги 18, а они повернут рули в: первоначальное положение. Под влиянием рулей крылья снова повернутся и -образуют опять положительные углы атаки « и процесс снова повторится. Таким образом, скорость двигателя будет колебаться, удерживаясь постоянно около предельной скорости.

Для останова двигателя достаточно цепью 24 поднять регулирующий рычаг 11 настолько, чтобы крылья стали под таким углом к относительной скорости ветра, чтобы давление на крыло было минил1альныл1, т.-е., чтобы крылья стали в разрез ветра. При таком положении крыльев двигатель остановится. Тот же регулятор применяется в турбинах с поворотными лопастями, изображенной на фиг, 3, где вертикальный пустотелый вал / вращается внизу на подпятнике 2, закрепленном в крестовине 3 и наверху в подпятнике 4. На валу сидит втулка 5 со спицами, несущими на себе лопасти 6, имеющие рули 7, Лопасти мо..cjo-свободно вращаться на своих спицах, благодаря подшипникам 8, прикрепленным к лопастял. Лопасти со стороны втулки имеют придатки 9 в виде дисков, центр -которых лежит на оси спицы. Назначение дисков-воспрепятствовать проникновению твердых тел в кожух 10. Управление рулями производится так же,, как и у ветряных двигателей. При повороте регулирующего рычага //, штанга 12, проходящая внутри полого вала, поворачивает коленчатые рычаги 13, которые двигают штанги 14, проходящие внутри полых спиц. Штанги 14 поворачивают коленчатые рычаги 75, которые, в свою очередь, при помощи тяги 16 поворачивают рули 7, могущие вращаться около оси 77 (показана пунктиром). Вместо регулирующего рычага 77 на вертикальный вал может бьггь посажен центробежный регулятор, муфта которого будет сцеплена с штангой 72 тогда скорость турбины будет автоматически удфживаться постоянной. Процесс работы

лопастей такой же, как у ветряного двигателя с самоустанавливающимися лопастями.

ПРЕДМЕТ ПАТЕНТА.

Лопастной двигатель для использования силы ветра и водной энергии, характеризующийся применением вращающихся рулей (стабилизаторов) 7, присоединенных на некотором расстоянии к поворотным лопастям 4 (при ветряных двигателях, фиг. 1) или 6 (при водяных турбинах, фиг. 2)

и могущих быть связанными соответствующими приспособлениями с регулирующим работу двигателя органом, вызывающим поворот рулей 7, влекущий за собою, под влиянием испытываемых последними давлений рабочей среды, поворот лопастей 4 или 6, при чем в случае устройства ветряка, при предельной скорости вращения последнего - соответствующий поворот рулей 7 и выключение двигателя производится подвижными грузами 19, установленными на лопастях 4.

1впо-зш1отрафш1 «Краоний Печатник, Пенжнград, Ыежд народЕьт, 75.